心力衰竭(heart failure，HF)，以下简称心衰，发生于心脏疾病的终末阶段，具有极高的发病率和死亡率。心肌纤维化是心衰的重要原因，然而临床上治疗心肌纤维化的效果却十分有限。心肌纤维化是一种瘢痕形成的过程，其主要特点是成纤维细胞的异常增殖和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)蛋白的过度沉积，从而导致心脏结构和功能的异常。ECM中积聚的胶原蛋白会导致心脏左心室的顺应性降低和僵硬度的增加，同时会诱导心肌细胞内的病理性信号传导，最终导致心衰。过度累积的ECM也会损害心肌细胞间的电活动，增加心律失常的风险。心肌成纤维细胞(cardiac fibroblasts, CFs)和肌成纤维细胞(myofibroblasts, MFs)是ECM的主要来源。CFs的表型转化受到严格的调控，是心脏维持稳态的重要基础。多数心脏类疾病与心肌纤维化有关。
　　转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGF-β1)信号通路在心肌纤维化和心衰的发生发展进程中扮演着重要角色，它们通过通过自分泌或旁分泌的方式参与信号传递。在许多组织中，TGF-β1的持续产生是纤维化发生的基础。TGF-β1信号通路的激活依赖于成熟TGF-β1的释放。通常TGF-β1均以无活性的LAP-TGF-β1复合物形式存在。该复合物包含前体TGF-β潜在相关蛋白(latency associated protein, LAP)和活性TGF-β1部分。生理条件下，TGF-β1活性受到严格调控。血小板反应蛋白1(TSP1)是TGF-β1最重要的活化因子之一。研究发现TSP1蛋白的KRFK基序可以与LAP蛋白的LSKL基序结合，从而改变复合物的空间构象，使TGF-β1和LAP蛋白发生分离，暴露出下游受体TβRⅠ/TβRⅡ结合位点，激活下游Smad蛋白，将胞外信号传递至细胞核内。在心肌纤维化的过程中，TGF-β1信号通路参与到了成纤维细胞的表型转化。研究表明，TGF-β1刺激诱发CFs向MFs的表型转化,增加细胞外基质蛋白质合成。同时TGF-β1通过抑制基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase， MMP)的活性和促进PAI-1、TIMPs等蛋白酶抑制剂的合成，导致ECM的过度沉积。
　　血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶家族(ADAMTS)是一组多功能蛋白酶，在结构上与ADAMs家族相关联。具有典型的金属蛋白酶活性，能降解ECM中的关键蛋白，对形态发生、组织修复过程中涉及的软骨基质重塑起到重要作用。ADAMTS16是ADAMTS成员之一。ADAMTS16能够对α2巨球蛋白(α2-macroglobulin)进行切割，提示ADAMTS16具有潜在的蛋白酶活性。ADAMTS16突变大鼠中，与对照组大鼠相比，血压降低36mmHg，主动脉脉搏波速度和血管中膜厚度明显降低。提示ADAMTS16对心血管疾病的发生有重要的调控作用。TSP1蛋白通过KRFK基序和WxxW基序(WSPW, WSHW, WGPW)与LAP-TGF-β1结合，从而激活LAP-TGF-β1。在ADAMTS16蛋白序列中，我们也发现了与WxxW类似的基序。同时在ADAMTS16序列中没有找到KRFK基序，但是发现了一个与KRFK基序带有相同电荷的RRFR序列，因此我们提出假说：ADAMTS16可能通过RRFR和WxxW基序与LAP-TGF-β1形成互作；同时TGF-β1是心血管疾病中最重要的促纤维化生长因子，ADAMTS16可能通过激活LAP-TGF-β1，参与心肌纤维化过程的调节。
　　本文以ADAMTS16为研究对象，在细胞和模式动物水平探讨了其在心肌纤维化中的调控作用。主动脉弓缩窄(transverse aortic constriction, TAC)手术可造成主动脉狭窄，引起左心室压力增加，最终导致慢性心衰。首先我们发现ADAMTS16蛋白TAC手术诱导的小鼠心衰模型中表达量显著升高，并且其mRNA表达水平和心肌纤维化标志物MMP2、MMP9、Col1a1和Col3a1表达成正相关，提示ADAMTS16可能与心肌纤维化过程紧密关联。在CFs中，ADAMTS16能促进MFs分子标志物α-SMA的表达，同时增强CFs的收缩和迁移能力，表明ADAMTS16促进了CFs向MFs的表型转化。在ADAMTS16蛋白结构分析中，我们发现RRFR和WxxW基序与可以同LAP-TGF-β1结合的TSP1蛋白同源性很高。免疫共沉淀(Co-IP)实验表明，ADAMTS16和LAP-TGF-1β存在相互作用。分子生物学的研究表明，过表达WT-ADAMTS16促进LAP-TGF-β1的激活，但是将ADAMTS16的RRFR基序突变为IIFI(Mut ADAMTS16)，以及在CFs中siRNA干扰ADAMTS16的表达或者TGF-β1中和抗体(TGF-β1NAb)孵育处理，ADAMTS16对LAP-TGF-β1的激活效应明显受到抑制。由于RRFR基序是ADAMTS16序列中激活CFs中TGF-β1的关键位点，我们假设RRFR四肽小分子模拟了ADAMTS16的功能，并在TGF-β1的激活过程中起到关键作用。体外实验表明，小分子肽RRFR能拮抗ADAMTS16和LAP-TGF-β1之间的相互作用，且与小分子肽RRFR存在浓度依赖性。此外在敲低ADAMTS16表达的CFs中，小分子肽RRFR能促进TGF-β1的激活，表明这种促进作用独立于ADAMTS16本底水平的表达。在TAC诱导的心衰模型中，腹腔注射小分子肽RRFR能激活TGF-β1下游Smad2/Smad3信号通路，同时使心功能障碍和纤维化程度进一步恶化，而这一效应能够被TGF-β1中和抗体治疗所阻断。
　　研究数据表明：(1)ADAMTS16基因是一新的心肌纤维化及心衰进程的影响因子。(2)ADAMTS16的RRFR基序介导了LAP-TGF-β1的激活。(3)小分子肽RRFR通过激活TGF-β1信号通路，在心肌肥厚与心衰的程度过程中发挥关键调节作用。(4)阐明了ADAMTS16/TGF-β1信号通路在心肌纤维化和心衰过程中的重要作用。我们研究发现ADATMTS16在心血管疾病中发挥新的调控作用，并提示ADAMTS16是一个新的治疗心衰及心肌纤维化的靶点，这将为心衰及心肌纤维化的治疗提供新的思路。